JPH11240795A - Epitaxial growth apparatus - Google Patents

Epitaxial growth apparatus

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JPH11240795A
JPH11240795A JP6452498A JP6452498A JPH11240795A JP H11240795 A JPH11240795 A JP H11240795A JP 6452498 A JP6452498 A JP 6452498A JP 6452498 A JP6452498 A JP 6452498A JP H11240795 A JPH11240795 A JP H11240795A
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JP
Japan
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semiconductor wafer
independent space
epitaxial growth
reaction chamber
partition wall
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Application number
JP6452498A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Mayuzumi
雅典 黛
Masato Imai
正人 今井
Kazutoshi Inoue
和俊 井上
Shinji Nakahara
信司 中原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Original Assignee
Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Publication date
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an epitaxial growth apparatus equipped with a holding mechanism capable of vertically fixing and holding along the vertical direction without damaging a semiconductor wafer and dropping. SOLUTION: A holding mechanism for holding a semiconductor wafer is attached to a partition wall 2 arranged along a vertical direction in the interior of a reaction chamber and forming a first independent space and a second independent space by partitioning the interior of the reaction chamber. A semiconductor wafer 10 is sucked and fixed to the partition wall 2 through a plurality of through holes 4 formed in a state dispersed in a region bringing into contact with the semiconductor wafer of the partition wall by setting the internal pressure of the first independent space to lower value than the internal pressure of the second independent space by a pressure control means which the holding mechanism has.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ基板
の表面にエピタキシャル成長させるためのエピタキシャ
ル成長装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epitaxial growth apparatus for epitaxially growing a semiconductor wafer substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、シリコンエピタキシャル成長方法
として最も広く研究、応用されているのは、H−Si−
Cl系CVD(Chemical vapor deposition)法である。
これは、高温に加熱されたシリコン基板上に水素キャリ
アによりシリコンソースガスを供給し、基板上でH−S
i−Cl系の反応を通じてシリコン単結晶を堆積、成長
させるものである。シリコンソースガスとしては、SiCl
4 ,SiHCl3,SiH2Cl2 またはSiH4、が一般的である。
2. Description of the Related Art At present, the most widely studied and applied silicon epitaxial growth method is H-Si-
This is a Cl-based CVD (Chemical vapor deposition) method.
In this method, a silicon source gas is supplied by a hydrogen carrier onto a silicon substrate heated to a high temperature, and an H-S
A silicon single crystal is deposited and grown through an i-Cl-based reaction. As a silicon source gas, SiCl
4 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 or SiH 4 are common.

【0003】このようなエピタキシャル成長を行なう成
長炉装置として、従来から各種のものが用いられてい
る。例えば、ハロゲンランプや赤外線ランプ等による輻
射加熱方式で加熱されるチャンバ内のサセプタ上に基板
を載置し、反応ガスをチャンバ内に送り込むものが挙げ
られる。
[0003] As a growth furnace apparatus for performing such epitaxial growth, various types have conventionally been used. For example, there is a method in which a substrate is placed on a susceptor in a chamber heated by a radiant heating method using a halogen lamp, an infrared lamp, or the like, and a reaction gas is sent into the chamber.

【0004】上記のような従来のエピタキシャル成長方
法や装置では、半導体ウエハはチャンバ内のサセプタ上
に載置されたまま、水素等の基準ガス雰囲気中で加熱さ
れた後、基準ガス中に新たに材料ガスを放出してウエハ
表面上に供給することによって、基準ガスに材料ガスが
混ざった反応ガスを生じせしめ、成長が開始されるもの
である。
In the conventional epitaxial growth method and apparatus as described above, a semiconductor wafer is heated in a reference gas atmosphere such as hydrogen while being mounted on a susceptor in a chamber, and then a new material is added to the reference gas. By releasing the gas and supplying it on the wafer surface, a reaction gas in which the material gas is mixed with the reference gas is generated, and the growth is started.

【0005】近年、半導体ウエハの大口径化に伴って、
反応炉の大型化も当然避けられないものとなっている。
そこで、大口径ウエハ用の成長炉としては枚葉式が一般
的となっている。これは、枚葉処理であるので反応室自
体はコンパクトにでき、また、加熱条件、ガス流分布等
の設計が容易でエピタキシャル膜特性の均一性を高くで
きる。
In recent years, as semiconductor wafers have become larger in diameter,
Naturally, an increase in the size of the reactor is inevitable.
For this reason, a single wafer type is generally used as a growth furnace for large diameter wafers. Since this is a single-wafer treatment, the reaction chamber itself can be made compact, and the heating conditions, gas flow distribution, etc. can be easily designed and the uniformity of the epitaxial film characteristics can be increased.

【0006】一方、反応室をコンパクトにできると共
に、ウエハの結晶欠陥の原因となり得る自重による反り
を防止でき、また1枚以上の半導体ウエハの同時エピタ
キシャル成長処理が可能な縦置き型の利用も検討されて
いる。この縦置き型では、例えば、円筒状の成長炉内に
半導体ウエハを垂直方向に沿って置き、上下方向に層流
の反応ガスを供給することによって半導体ウエハの表面
上にエピタキシャル成長を施すことができる。
On the other hand, the use of a vertical type which can make the reaction chamber compact, prevent warpage due to its own weight which may cause crystal defects of the wafer, and allow simultaneous epitaxial growth of one or more semiconductor wafers has been studied. ing. In this vertical installation type, for example, a semiconductor wafer can be placed vertically in a cylindrical growth furnace and epitaxial growth can be performed on the surface of the semiconductor wafer by supplying a laminar reaction gas vertically. .

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかししながら、半導
体ウエハを反応チャンバ内で垂直に立てて固定配置する
のは困難であった。半導体ウエハを縦向きに配置する場
合には、例えば、固定治具によって半導体ウエハの周辺
部等を直接挟持して固定したり、反応チャンバ内に若干
の傾斜を持たせて立てたサセプタ下部にザグリを刻み、
そのサセプタ上に半導体ウエハを載置し、半導体ウエハ
の自重とウエハ下部の前記ザグリへの掛止によって落下
を防止するという方法を用いていた。
However, it has been difficult to vertically arrange and fix the semiconductor wafer vertically in the reaction chamber. When the semiconductor wafer is arranged vertically, for example, a peripheral part of the semiconductor wafer is directly held and fixed by a fixing jig, or a counterbore is provided at a lower portion of the susceptor which is set up with a slight inclination in the reaction chamber. Carve,
A method has been used in which a semiconductor wafer is placed on the susceptor, and the semiconductor wafer is prevented from dropping by its own weight and hanging on the counterbore under the wafer.

【0008】上記の如き固定治具を用いて半導体ウエハ
を固定する方法では、半導体ウエハに直接触れて傷や汚
染による欠陥発生の原因となり得るだけでなく、治具を
含む周辺構造が複雑で装置全体の大型化につながるとい
う問題を有し、また、サセプタの傾きと半導体ウエハの
自重を利用したものでは、傾斜の分だけ占有空間を余分
に必要とし、また、例えばエピタキシャル成長処理中に
半導体ウエハを回転させることができないという問題が
あった。
In the method of fixing a semiconductor wafer using the fixing jig as described above, not only can the semiconductor wafer be directly touched to cause a defect due to scratches or contamination, but also the peripheral structure including the jig is complicated and the apparatus is difficult to use. There is a problem that this leads to an increase in the overall size.In addition, in the case of utilizing the inclination of the susceptor and the weight of the semiconductor wafer, an extra space is required for the inclination. There was a problem that it could not be rotated.

【0009】本発明は、上記問題点に鑑み、半導体ウエ
ハを傷つけることなく垂直に固定配置できると共に、半
導体ウエハを回転させても落下させることなく良好に保
持できる保持機構を備えたエピタキシャル成長装置を得
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides an epitaxial growth apparatus having a holding mechanism capable of holding a semiconductor wafer vertically without damaging the semiconductor wafer and holding the semiconductor wafer without falling even when the semiconductor wafer is rotated. The purpose is to:

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明に係るエピタキシャル成長装
置は、反応チャンバの内部で高温下の半導体ウエハの表
面に反応ガスの還元または熱分解によってSiエピタキ
シャル層を析出成長させるエピタキシャル成長炉におい
て、反応チャンバの内部に垂直方向に沿って配置され、
反応チャンバ内部を仕切って第1の独立空間と第2の独
立空間とを形成する隔壁と、該隔壁に半導体ウエハを保
持させるための保持機構と、を備え、前記保持機構は、
前記半導体ウエハがその表面を第2の独立空間に露呈し
た状態で当接する隔壁の領域に分散して形成された複数
の貫通孔と、前記第1の独立空間の内圧を第2の独立空
間の内圧より低く設定する圧力制御手段とを有するもの
である。
In order to achieve the above object, an epitaxial growth apparatus according to the first aspect of the present invention provides an epitaxial growth apparatus in which a reaction gas is reduced or thermally decomposed on a surface of a semiconductor wafer at a high temperature inside a reaction chamber. In an epitaxial growth furnace for depositing and growing a Si epitaxial layer, the epitaxial growth furnace is disposed inside a reaction chamber along a vertical direction,
A partition for partitioning the inside of the reaction chamber to form a first independent space and a second independent space; and a holding mechanism for holding the semiconductor wafer on the partition, the holding mechanism comprising:
A plurality of through holes formed in a region of the partition wall where the semiconductor wafer comes into contact with the surface of the second independent space in a state where the semiconductor wafer is exposed to the second independent space; Pressure control means for setting the pressure lower than the internal pressure.

【0011】また、請求項2に記載の発明に係るエピタ
キシャル成長装置では、請求項1に記載のエピタキシャ
ル成長装置において、前記第1の独立空間と第2の独立
空間との内圧差を、1×104 Pa以上、5×104
a以下の範囲内としたものである。
Further, in the epitaxial growth apparatus according to the present invention, in the epitaxial growth apparatus according to the first aspect, the internal pressure difference between the first independent space and the second independent space is 1 × 10 4. More than Pa, 5 × 10 4 P
a is within the following range.

【0012】また、請求項2に記載の発明に係るエピタ
キシャル成長装置では、請求項1または請求項2に記載
のエピタキシャル成長装置において、前記貫通孔の半導
体ウエハの表面積に対する開口比を、1%以上、5%以
下の範囲内としたものである。
Further, in the epitaxial growth apparatus according to the present invention, the opening ratio of the through hole to the surface area of the semiconductor wafer is 1% or more and 5% or more. % Or less.

【0013】本発明においては、隔壁によって反応チャ
ンバ内部に第1と第2の独立空間を形成し、圧力制御手
段によって第1の独立空間の内圧を第2の独立空間の内
圧より低く設定することによって、第2の独立空間に表
面を露呈するように隔壁に当接させた半導体ウエハは、
裏面側で隔壁に形成された貫通孔を介して吸引保持され
る。
In the present invention, first and second independent spaces are formed inside the reaction chamber by the partition walls, and the internal pressure of the first independent space is set lower than the internal pressure of the second independent space by the pressure control means. Thereby, the semiconductor wafer contacted with the partition wall so as to expose the surface to the second independent space,
On the back side, it is sucked and held through a through hole formed in the partition.

【0014】従って、治具を用いる場合のように、直接
部材が半導体ウエハを押さえ込むことがないので、ウエ
ハを傷つけることなく、良好に、隔壁が垂直であれば、
垂直方向に沿って半導体ウエハを縦に保持することがで
きる。
Therefore, unlike the case where a jig is used, since the member does not directly hold down the semiconductor wafer, if the partition wall is vertically vertical without damaging the wafer,
The semiconductor wafer can be held vertically along the vertical direction.

【0015】なお、第1の独立空間内と第2の独立空間
内との圧力差は、若干の圧力変動や振動によって半導体
ウエハを落下することがないと共に、半導体ウエハに欠
陥を生じさせるほどのストレスをかけることのないよう
に、適当な範囲を設定することが望ましい。
The pressure difference between the first independent space and the second independent space does not cause the semiconductor wafer to fall due to slight pressure fluctuations and vibrations and also causes a defect in the semiconductor wafer. It is desirable to set an appropriate range so as not to apply stress.

【0016】そこで、前記圧力差の適当な範囲として、
請求項2に記載したように、1×104 Pa以上、5×
104 Pa以下とした。この下限は、例えば、直径40
0mmの所謂大口径半導体ウエハであっても充分安定に
吸引保持できる圧力差であり、また、上限は、シリコン
の1000℃以上の高温加熱における降伏応力として実
験的に求められたおよその値である1×107 Paより
2桁以上の開きがあり、半導体ウエハに欠陥を発生させ
ることはない。
Therefore, as an appropriate range of the pressure difference,
As described in claim 2, 1 × 10 4 Pa or more, 5 ×
It was 10 4 Pa or less. The lower limit is, for example, a diameter of 40
It is a pressure difference that can be sufficiently stably sucked and held even for a so-called large-diameter semiconductor wafer of 0 mm, and the upper limit is an approximate value experimentally obtained as a yield stress in high-temperature heating of silicon at 1000 ° C. or higher. There is a gap of 2 digits or more from 1 × 10 7 Pa, and no defect is generated on the semiconductor wafer.

【0017】また、吸引のための貫通孔は、できるだけ
多くのものを均一に分散させることが、圧力分散して半
導体ウエハの吸着保持もより均一で安定なものとなる。
従って、貫通孔の開口は小さい方が望ましい。
Further, as many as possible through-holes for suction are uniformly dispersed, so that the pressure is dispersed and the suction holding of the semiconductor wafer becomes more uniform and stable.
Therefore, it is desirable that the opening of the through hole is small.

【0018】一方、エピタキシャル成長処理において
は、通常、反応チャンバ内に設置された半導体ウエハを
外部のヒータ等の加熱手段からの輻射熱照射によって反
応条件温度となるよう裏面側からサセプタを介して加熱
している。従って、輻射熱の照射による加熱が均一とな
るには、貫通孔の径は0.5〜1.0mmが適当であ
る。これより小さい径では、目詰まりしやすくてクリー
ニングが非常に困難であると共に、全貫通孔数が非常に
多くなり、特に大口径ウエハ相当の面積においてはあま
りにも多くなりすぎて貫通孔の制作工程への負担から実
用的ではない。また、前記範囲を超えて大きくなると、
温度ムラが大きくなってウエハへの均一加熱が難しくな
ってしまう。
On the other hand, in the epitaxial growth process, usually, a semiconductor wafer installed in a reaction chamber is heated from the back side through a susceptor so as to reach a reaction condition temperature by radiant heat irradiation from a heating means such as an external heater. I have. Therefore, in order to make the heating by irradiation of the radiant heat uniform, the diameter of the through hole is suitably 0.5 to 1.0 mm. If the diameter is smaller than this, clogging is easy and cleaning is very difficult, and the total number of through-holes is very large. Not practical because of the burden on. Also, when the size exceeds the above range,
The temperature unevenness becomes large, and it becomes difficult to uniformly heat the wafer.

【0019】このような範囲内に設定される径を持つ貫
通孔は、請求項3に記載したように半導体ウエハの表面
積に対する全開口比が1%以上、5%以下の範囲内とし
た場合、適度に多くの孔数が得られ、圧力分散して均一
な吸着保持が得られる。例えば、直径400mmの半導
体ウエハに対して5%の開口比とすると、貫通孔径が1
mmのとき、貫通孔数は約8000個となり、0.5m
mのときは約30000個もの貫通孔が得られる。
According to the third aspect of the present invention, the through hole having a diameter set within such a range has a total opening ratio to the surface area of the semiconductor wafer of 1% or more and 5% or less. A moderately large number of pores is obtained, and pressure is dispersed to obtain uniform adsorption and retention. For example, if the opening ratio is 5% with respect to a semiconductor wafer having a diameter of 400 mm, the through hole diameter is 1
mm, the number of through holes is about 8000, 0.5m
In the case of m, about 30,000 through holes are obtained.

【0020】なお、開口比が1%より小さいと、貫通孔
数が少なく、特に直径400mmの大口径半導体ウエハ
に対する吸引圧の分散が不十分で安定な吸着保持が難し
くなる。一方、5%を超えると、貫通孔の数があまりに
もおおくなり、後述するように貫通孔に傾斜を持たせた
い場合、隣り合う貫通孔同士の間隔が小さすぎて傾斜を
つけることができなくなる。
When the opening ratio is smaller than 1%, the number of through holes is small, and the dispersion of the suction pressure is particularly insufficient for a large-diameter semiconductor wafer having a diameter of 400 mm. On the other hand, if it exceeds 5%, the number of through-holes becomes too large, and if it is desired to have a slope for the through-holes as described later, the interval between adjacent through-holes is too small to be able to make a slope. .

【0021】また、貫通孔は隔壁に対して直行方向に形
成するのが設計上簡便であるが、隔壁を介して半導体ウ
エハを加熱するためのヒータから直進してくる輻射熱
(赤外線)が、貫通孔を通って部分的に直接ウエハに当
たると、温度ムラを生じる可能性がある。そこで、貫通
孔を、隔壁に対して直行方向より傾斜をつけて形成する
ことにより、貫通孔内に入ってくる赤外光はほとんど孔
壁にぶつかるため、ウエハへの直接の照射は大幅に低減
される。その角度としては、例えば、隔壁の半導体ウエ
ハ当接領域を例えばSiCや石英、グラファイト等を基
材として形成した一般的なサセプタで構成し、このサセ
プタの厚さ5mm、貫通孔径1.0mmの場合、隔壁
面、ここではサセプタ表面に対する直行方向より約12
度以上、22度以下の傾斜が好ましい。これより小さい
と、加熱源からの輻射光が直接半導体ウエハに達してし
まい、温度ムラを生じさせてしまう。
Although it is simple in design to form the through-holes in a direction perpendicular to the partition walls, radiant heat (infrared rays) directly traveling from a heater for heating the semiconductor wafer through the partition walls penetrates. Partially directly hitting the wafer through the hole may cause temperature unevenness. Therefore, by forming the through-hole at an angle from the direction perpendicular to the partition walls, the infrared light entering the through-hole almost hits the hole wall, and the direct irradiation on the wafer is greatly reduced. Is done. As for the angle, for example, the semiconductor wafer contact area of the partition wall is formed of a general susceptor formed using, for example, SiC, quartz, graphite, or the like as a base material, and the susceptor has a thickness of 5 mm and a through-hole diameter of 1.0 mm. From the direction perpendicular to the surface of the partition wall, here the susceptor.
The inclination is preferably not less than 22 degrees and not more than 22 degrees. If it is smaller than this, radiation light from the heating source directly reaches the semiconductor wafer, causing temperature unevenness.

【0022】また、本発明の構成によれば、隔壁の、少
なくとも複数の貫通孔が形成された半導体ウエハが当接
する領域を含む部分をその周囲の隔壁に対して分離し、
回転可能とすれば、半導体ウエハを垂直方向に沿って保
持したまま回転することもでき、より均一な加熱状態が
得られる。例えば、隔壁の一部を着脱可能なサセプタで
構成し、このサセプタを回転可能にする構成が考えられ
る。
Further, according to the structure of the present invention, a portion including a region where the semiconductor wafer having at least a plurality of through holes is in contact with the partition wall is separated from the surrounding partition wall,
If the semiconductor wafer can be rotated, the semiconductor wafer can be rotated while being held in the vertical direction, and a more uniform heating state can be obtained. For example, a configuration is possible in which a part of the partition wall is configured by a detachable susceptor, and the susceptor is rotatable.

【0023】さらに、本発明の構成においては、第1の
独立空間は、隔壁によって半導体ウエハ表面へのエピタ
キシャル成長処理のために反応ガスが送られる第2の独
立空間に対して、隔離されたものであるので、この第1
の独立空間内の隔壁近くにヒータ等の加熱手段をおくこ
とができる。また、半導体ウエハ表面側のチャンバ外に
も加熱手段を配置し、ウエハ両面を加熱することができ
る。このように、本発明のエピタキシャル成長装置にお
いては、半導体ウエハをより近くで加熱できるため、反
応に必要な高温条件までの加熱が速やかに、且つ効率良
く行える。この場合、加熱手段の設置は、第1の独立空
間内の圧力制御に影響を生じない設計とすれば良い。
Further, in the configuration of the present invention, the first independent space is separated from the second independent space through which the reactive gas is sent for the epitaxial growth process on the surface of the semiconductor wafer by the partition walls. Because there is this first
A heating means such as a heater can be provided near the partition in the independent space. Further, a heating means can be arranged outside the chamber on the front side of the semiconductor wafer to heat both sides of the wafer. As described above, in the epitaxial growth apparatus of the present invention, since the semiconductor wafer can be heated closer, the heating up to the high temperature conditions required for the reaction can be performed quickly and efficiently. In this case, the installation of the heating means may be designed so as not to affect the pressure control in the first independent space.

【0024】なお、本発明によるエピタキシャル成長装
置では、隔壁の保持機構による半導体ウエハの保持は一
枚に限らず、例えば同一隔壁の縦方向に2枚配置して同
時にエピタキシャル成長処理を行ったり、また、2つの
隔壁を互いに対向して設け、両隔壁に挟まれた空間を第
2の独立空間とし、それぞれの隔壁に半導体ウエハを保
持し、同時にエピタキシャル成長処理を行うというよう
に、複数枚の半導体ウエハを同時に処理できる構成とし
ても良い。
In the epitaxial growth apparatus according to the present invention, the number of semiconductor wafers held by the partition holding mechanism is not limited to one. For example, two semiconductor wafers may be arranged in the longitudinal direction of the same partition to perform epitaxial growth simultaneously. A plurality of semiconductor wafers are simultaneously placed in such a manner that two partition walls are provided to face each other, a space sandwiched between both partition walls is a second independent space, a semiconductor wafer is held in each partition wall, and an epitaxial growth process is performed simultaneously. It is good also as a structure which can process.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態と
して、反応チャンバ内に一枚の半導体ウエハを垂直方向
に沿って縦に配置してエピタキシャル成長を行うための
成長装置を、図1の概略構成図に示す。(a)はY−Y
部分側断面図、(b)はX−X部分横断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, as one embodiment of the present invention, a growth apparatus for performing epitaxial growth by vertically arranging one semiconductor wafer in a reaction chamber in a vertical direction will be described with reference to FIG. FIG. (A) is YY
FIG. 3B is a partial side sectional view, and FIG.

【0026】本実施形態によるエピタキシャル成長装置
は、断面楕円で逆釣鐘形状縦型の反応チャンバ1内を、
隔壁2によって互いに独立した第2の独立空間としての
A室と、第1の独立空間としてのB室とに仕切ったもの
である。また、隔壁2は、一部をサセプタ3で構成する
ものとし、具体的には、隔壁2の中央部の開口を塞ぐよ
うにサセプタ3を着脱可能に固定できるものとした。な
お、サセプタ3を回転機構によって周辺の隔壁に対して
回転可能に固定する方法としてもよい。
In the epitaxial growth apparatus according to the present embodiment, the inside of a vertical reaction chamber 1 having an elliptical cross section and an inverted bell shape is provided.
A partition A separates a room A as a second independent space and a room B as a first independent space separated from each other by a partition wall 2. The partition 2 is partially constituted by the susceptor 3. Specifically, the susceptor 3 can be detachably fixed so as to close the opening at the center of the partition 2. The susceptor 3 may be rotatably fixed to a peripheral partition by a rotation mechanism.

【0027】本実施形態では、回転機構に関しては省
き、例えば、所謂バヨネット方式等を利用してサセプタ
3を隔壁2に固定する場合を説明する。即ち隔壁2の開
口内周およびサセプタ3外周に突起や爪部を形成して相
対回転により互いに係止状態となり固定するものであ
る。またサセプタ3は、半導体ウエハ10がその表面を
A室側に露呈した状態で載置されるものとする。このサ
セプタ3の半導体ウエハ10載置領域には、複数の貫通
孔4が形成されている。
In this embodiment, a description will be given of a case where the susceptor 3 is fixed to the partition 2 using a so-called bayonet method or the like, omitting the rotation mechanism. That is, projections and claws are formed on the inner periphery of the opening of the partition wall 2 and the outer periphery of the susceptor 3, and are locked and fixed to each other by relative rotation. It is assumed that the susceptor 3 is placed with the surface of the semiconductor wafer 10 exposed to the chamber A side. A plurality of through holes 4 are formed in a region where the semiconductor wafer 10 is mounted on the susceptor 3.

【0028】本実施形態においては、半導体ウエハ10
が直径400mmのものであるとし、貫通孔4の径を
1.0mm、ウエハ表面に対する全開口比を約5%とす
る。従って、貫通孔4の数は約8000個である。貫通
孔4の配列は、分散が均一であるほど、後述する圧力や
加熱も均一に分散される。配列は種々なパターンが採用
可能であるが、たとえば、図2の平面図に示すような同
心円状のものや、図3の放射状、あるいはこれらを組み
合わせたものが考えられる。また、全体的に均一な分散
であれば、図4のようにランダムな配列でも良い。
In this embodiment, the semiconductor wafer 10
Is 400 mm in diameter, the diameter of the through hole 4 is 1.0 mm, and the total aperture ratio to the wafer surface is about 5%. Therefore, the number of through holes 4 is about 8000. In the arrangement of the through-holes 4, the more uniform the dispersion, the more uniformly the pressure and the heating described later. Various arrangements can be adopted for the arrangement. For example, concentric arrangements as shown in the plan view of FIG. 2, radial arrangements of FIG. 3, or a combination thereof are conceivable. In addition, a random arrangement as shown in FIG. 4 may be used as long as the dispersion is uniform throughout.

【0029】また、本エピタキシャル成長装置では、反
応チャンバ1の外部に、A室内へのみシリコン材料ガス
を含む反応ガスを送り込み、B室へは材料ガスを含まな
い基準ガス(水素ガス)のみを送り込むガス供給手段
(不図示)と、A室内圧およびB室内圧をそれぞれコン
トロールする圧力制御手段(不図示)とを備えている。
Further, in the present epitaxial growth apparatus, a reaction gas containing a silicon material gas is supplied only into the chamber A outside the reaction chamber 1 and only a reference gas (hydrogen gas) containing no material gas is supplied into the chamber B. A supply unit (not shown) and a pressure control unit (not shown) for controlling the A room pressure and the B room pressure respectively are provided.

【0030】また、B室内には、反応チャンバ1外部か
ら駆動制御されるヒータ5をサセプタ3近傍に配置し
た。このように近傍に位置するヒータ5によって、半導
体ウエハ10は裏面側からサセプタ3を介して速やかに
且つ効率よく加熱される。
A heater 5 driven and controlled from outside the reaction chamber 1 is disposed near the susceptor 3 in the chamber B. The semiconductor wafer 10 is quickly and efficiently heated from the rear surface side via the susceptor 3 by the heater 5 located in the vicinity as described above.

【0031】上記のごとき構成のエピタキシャル成長装
置における半導体ウエハ10表面へのエピタキシャル成
長処理工程においては、まず、たとえばロボットアーム
等を用いてその先端にサセプタ3の貫通孔4の一部を介
して吸引固定した半導体ウエハ10を反応チャンバ1内
へB室側から入れ、ウエハ表面をA室側へ露呈するよう
にサセプタ3を隔壁2に固定する。
In the step of epitaxial growth on the surface of the semiconductor wafer 10 in the epitaxial growth apparatus having the above-described structure, first, a robot arm or the like is used to suction-fix the tip of the susceptor 3 through a part of the through hole 4 of the susceptor 3. The semiconductor wafer 10 is put into the reaction chamber 1 from the chamber B side, and the susceptor 3 is fixed to the partition 2 so that the wafer surface is exposed to the chamber A side.

【0032】その後、圧力制御手段によって、たとえば
A室の内圧を9×104 Pa、B室の内圧を5×104
Paとし、両室の圧力差を4×104 Paとした。この
ようにA室の内圧をB室より高くすることによって、前
記ロボットアームによる吸引固定を解除しても、半導体
ウエハ10はサセプタ3の貫通孔4を介して半導体ウエ
ハに決勝欠陥を生じない範囲で強力に吸引固定される。
Thereafter, the internal pressure of the chamber A is set to 9 × 10 4 Pa and the internal pressure of the chamber B is set to 5 × 10 4
Pa, and the pressure difference between the two chambers was 4 × 10 4 Pa. By setting the internal pressure of the chamber A higher than that of the chamber B in this manner, even if the suction and fixation by the robot arm is released, the semiconductor wafer 10 will not generate a final defect in the semiconductor wafer via the through hole 4 of the susceptor 3. Is strongly fixed by suction.

【0033】このA室およびB室の各内圧を前記値に維
持しつつ、B室内のヒータ5による加熱を始める。半導
体ウエハ10がエピタキシャル成長反応に必要な高温、
たとえば1000℃まで達したら、A室内へ反応ガスを
上方から下方へ(あるいは下方から上方へ)送り込み、
エピタキシャル成長反応を開始する。この処理の間中維
持されるA室とB室との差圧によって、常に半導体ウエ
ハ10は垂直のまま安定に保持され、欠陥の原因となる
ような傷も、そりも生じることなく、良好にエピタキシ
ャル成長膜が形成された高品質の半導体ウエハが得られ
る。
While maintaining the internal pressures of the chambers A and B at the above-mentioned values, heating by the heater 5 in the chamber B is started. High temperature required for the epitaxial growth reaction of the semiconductor wafer 10;
For example, when the temperature reaches 1000 ° C., the reaction gas is sent from above to below (or from below to above) into the A chamber,
Initiate an epitaxial growth reaction. Due to the pressure difference between the chambers A and B maintained during this process, the semiconductor wafer 10 is always stably held vertically and stably without causing any scratches or warpage which may cause defects. A high quality semiconductor wafer having a film formed thereon is obtained.

【0034】なお、上記実施の形態においては、一度に
一枚の半導体ウエハ10のみを処理する構成としたが、
同一反応チャンバ内を互いに対向する2つの隔壁で仕切
ったり、2重チャンバの中チャンバを隔壁とするなど、
隔壁の設計をくふうすることによって、一枚以上の半導
体ウエハを同時に処理できる構成としても良い。
In the above embodiment, only one semiconductor wafer 10 is processed at a time.
The same reaction chamber may be partitioned by two partitions facing each other, or the middle chamber of a double chamber may be used as a partition,
By adopting a design for the partition wall, a configuration may be employed in which one or more semiconductor wafers can be processed simultaneously.

【0035】また、サセプタ3を回転させる回転機構を
設けることによって、半導体ウエハ10をエピタキシャ
ル成長処理中回転させ、加熱状態やエピタキシャル成長
膜の形成をより均一にすることもできる。
Further, by providing a rotation mechanism for rotating the susceptor 3, the semiconductor wafer 10 can be rotated during the epitaxial growth process, and the heating state and the formation of the epitaxial growth film can be made more uniform.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のエピタキ
シャル成長装置によれば、簡便な構成でありながら、反
応チャンバ内で半導体ウエハを垂直方向に沿って安定に
縦に保持でき、欠陥の原因となるような傷やそり等の発
生を回避でき、従来より良好なエピタキシャル成長膜形
成が可能となるという効果がある。
As described above, according to the epitaxial growth apparatus of the present invention, the semiconductor wafer can be stably held vertically in the vertical direction in the reaction chamber while having a simple structure, which causes defects. The generation of such scratches and warpage can be avoided, and there is an effect that a better epitaxially grown film can be formed than before.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態によるエピタキシャル成長
装置の概略構成図であり、(a)はY−Y部分側断面
図、(b)はX−X部分横断面図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an epitaxial growth apparatus according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a side sectional view of a YY part, and (b) is a transverse sectional view of a XX part.

【図2】貫通孔の配列の一例を示す平面模式図である。FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of an arrangement of through holes.

【図3】貫通孔の配列の他の例を示す平面模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic plan view showing another example of an arrangement of through holes.

【図4】貫通孔の配列の他の例を示す平面模式図であ
る。
FIG. 4 is a schematic plan view showing another example of an arrangement of through holes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:反応チャンバ 2:隔壁 3,13,23:サセプタ 4,14,24:貫通孔 5:ヒータ 10:半導体ウエハ 1: Reaction chamber 2: Partition wall 3, 13, 23: Susceptor 4, 14, 24: Through hole 5: Heater 10: Semiconductor wafer

フロントページの続き (72)発明者 中原 信司 群馬県安中市中野谷555番地の1 株式会 社スーパーシリコン研究所内Continuation of the front page (72) Inventor Shinji Nakahara 555 Nakanoya, Annaka-shi, Gunma Pref.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応チャンバの内部で高温下の半導体ウ
エハの表面に反応ガスの還元または熱分解によってSi
エピタキシャル層を析出成長させるエピタキシャル成長
装置において、 反応チャンバの内部に垂直方向に沿って配置され、反応
チャンバ内部を仕切って第1の独立空間と第2の独立空
間とを形成する隔壁と、 該隔壁に半導体ウエハを保持させるための保持機構と、
を備え、 前記保持機構は、前記半導体ウエハがその表面を第2の
独立空間に露呈した状態で当接する隔壁の領域に分散し
て形成された複数の貫通孔と、前記第1の独立空間の内
圧を第2の独立空間の内圧より低く設定する圧力制御手
段とを有することを特徴とするエピタキシャル成長装
置。
1. The method according to claim 1, wherein the reaction gas is reduced or thermally decomposed on the surface of the semiconductor wafer at a high temperature inside the reaction chamber.
An epitaxial growth apparatus for depositing and growing an epitaxial layer, comprising: a partition wall arranged in a vertical direction inside a reaction chamber to partition the inside of the reaction chamber to form a first independent space and a second independent space; A holding mechanism for holding the semiconductor wafer,
A plurality of through-holes formed in a region of the partition wall where the semiconductor wafer comes into contact with the surface of the semiconductor wafer in a state where the semiconductor wafer is exposed to the second independent space; Pressure control means for setting the internal pressure lower than the internal pressure of the second independent space.
【請求項2】 前記第1の独立空間と第2の独立空間と
の内圧差は、1×104 Pa以上、5×104 Pa以下
の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載のエピ
タキシャル成長装置。
2. The method according to claim 1, wherein an internal pressure difference between the first independent space and the second independent space is in a range of 1 × 10 4 Pa or more and 5 × 10 4 Pa or less. The epitaxial growth apparatus according to the above.
【請求項3】 前記貫通孔の半導体ウエハの表面積に対
する開口比は、1%以上、5%以下の範囲内であること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のエピタキ
シャル成長装置。
3. The epitaxial growth apparatus according to claim 1, wherein an opening ratio of the through hole to a surface area of the semiconductor wafer is in a range of 1% or more and 5% or less.
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TWI385489B (en) * 2009-02-02 2013-02-11 Ushio Electric Inc A workpiece table and an exposure apparatus using the work table
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